石料场开采方案

摘要：萝卜山石料场位于宝泉水电站上水库大坝下游左岸大约1km处，料场东北侧与水库左岸的狼山相连，南侧坡下为河南至山西的简易......

关键词：萝卜山料场开采方案

1 概述

萝卜山石料场位于宝泉水电站上水库大坝下游左岸大约1km处，料场东北侧与水库左岸的狼山相连，南侧坡下为河南至山西的简易公路，简易公路的上下边坡有两级绝壁，绝壁下方距石料场大约300m处为下水库进出水口和地下厂房出口位置，整个石料场地势较陡。据招标资料反映，该料场为大型古塌滑体，岩性为寒武系张夏组中厚层灰岩，岩石各项物理力学指标都满足筑坝石料地要求。

石料场大部分为基岩出露，植被较少，表面大约0.8m~1.2m厚为无用层（覆盖层及局部全风化层）需剥离。招标设计规划开采800m高程以上山体，作为大坝主堆石料、过渡料、垫层料和混凝土骨料等加工料的料源，自萝卜山料场开采的各类石料统计为堆方约280万m3，考虑自然方与堆方的密度换算及运输等过程的损耗，总计开采石料自然方大约250万

m3，料场储量基本能满足工程需求。

料场开采结束后，对料场进行整治，破碎带用混凝土进行覆盖封闭，边坡喷射素混凝土封闭。

2 主要开采工程量及质量要求

2.1 主要开采工程量

该料场开采石料主要作为大坝主堆石料和填筑过渡料、排水料、垫层料加工的料源及混凝土骨料料源，具体要求及方量如见表1《开采料种类、数量表》。

2.2 开采质量要求

（1）砂石料等加工原料

最大粒径小于500mm的新鲜石料。

（2）主堆石料

大坝主堆石区坝料采用萝卜山石料场开采的新鲜灰岩料，设计控制最大粒径800mm，粒径小于5mm的含量为0~16%，最终确定的级配应是连续级配，并通过现场碾压试验调整。

（3）过渡料

过渡料料源采用萝卜山料场开采的新鲜灰岩料，设计控制最大粒径300mm，粒径小于5mm的含量9~25%，最终确定的级配应是连续级配。

表1 开采料种类、数量表

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3 料场布置

3.1 方案选定

根据招标文件及现场踏勘获取的有关情况，萝卜山料场开采比较了两种方案：第一种方案：是在料场西北侧利用实际地形条件，形成溜渣槽至740m高程，并在740m高程处修筑承渣平台，此方案解决料运输车辆到达料场的难题，但石料在溜滑过程中将产生分离，影响石料质量，并且上下交错作业，施工安全保证难度极大，供料施工强度也很难满足筑坝设计强度需要。第二种方案：修筑运渣道路到料场开采作业面，此方法在道路修筑方面投入较大，但施工安全、石料质量和开采强度容易满足设计要求。根据开采石料的种类，质量及强度要求，认真分析现场的地形、地质条件，为确保开采石料的级配质量要求，保证开采强度，经过两种开采施工方案技术经济优化比较，拟采取第二种方案，即：布置高线道路从左岸交通洞出口处附近733m高程处经交通洞顶部到达料场开采工作面，供设备进场和汽车运输石料之用。

料场布置见附图1：《萝卜山石料场平面布置图》。

3.2 出渣道路布置

运渣道R2(自编号)段总长约1500m，设计路基宽9m，有效路面宽8m，最小转弯半径15m，泥结石路面，路内侧设排水沟，外侧设浆砌石防护墩，低洼处设排水涵管。

3.3 风、水、电系统

风：在距离料场约200m的R2道路旁设置电动空压机站，供风能力60m3/分钟，采用DN150mm钢管向施工现场附近供风，场内采用高压软管向钻机供风。边坡支护喷射砼也用该系统供风。

水：在料场附近880m高程处采用手风钻钻孔爆破开挖修筑临时水池，容量大约50m3，施工现场防尘、冷却等用水从10＃水池用多级高压泵向现场临时水池供水，然后用塑料水管从临时水池取水往各用水工作面。

电：从740m高程附近加工场旁规划的系统变压器下线接电源，架设供电线路向供风站和现场照明供电。

3.4 场内排水

料场地势陡峭，开采后将形成高差约60m的边坡。为保护开挖边坡免受雨水冲刷，在料场开采前，结合料场区周边地形情况和边坡治理，规划开采区域内外的临时截排水系统,排水沟通过道路时埋设涵管。开采之前，首先进行开挖区域外截排水系统的施工，截水沟深1.0m,底宽0.6m,排水沟用浆砌石砌筑，砂浆摸面；在施工区及各施工平台设排水沟将雨水导入施工场地之外。施工过程中，尽量保持场地平整，下雨天气，局部积水及时用水泵排出，特别是保持破碎带附近不得有积水。

3.5 道路维护

在料场开采过程中，为确保通往山西的简易公路的正常交通及下水库进出水口的正常施工，除采取相应的爆破措施（爆破方向朝向西北侧或北侧）外，拟在料场区公路一侧设置钢筋笼装块石挡护墙，护栏高2.5m，底宽2.0m。防止爆破滚石落入公路内。另外在开采过程中，成立专门的安全小组负责公路的安全警戒和个别飞石清理，确保公路的畅通。另外，成立专门的养路队伍，维护R2运渣道路，尤其是冬季，加强道路维护，保持路面平整、干燥，严防积水结冰，确保道路平整畅通。

3.6 弃渣料场

覆盖层剥离料除部分用于施工道路的修筑外，多余废料按要求弃除，弃渣料场按规划设计在大坝填筑区下游弃渣场。 4 施工道路修筑 4.1 道路布置及技术参数

高线道路R2从左岸交通洞出口附近733m 高程处修筑“之”字形道路越过交通洞顶部向下游方向到达料场之外840m 高程处，然后分别修筑三条支线道路进入料场开挖边线处，其高程分别为880m 、840m 、820m ，自编号为R2-1、R2-2、R2-3,其中在R2-3的尾段分支一条支线R2-3’到达工作面的805m 高程处，以便于施工场内道路的拆除。道路布置详见附图1：《萝卜山石料场平面布置图》。

道路从733m 高程至880m 高程，全长2050m ，其中R2道路1340m ，四条支线道路共710m ，设计道路轴线纵坡比为8

％~9.6％，（见附图2：《R2道路纵剖面图》），路面总宽9m ，有效路面宽8m ，泥结石路面，最小转弯半径15m 。根据招标文件的地形图布设道路，大部分路段为土石方开挖成路，基岩边坡坡比1：0.3，开挖高度大于12m 的边坡，自下而上每12m 设置2m 宽马道，土质边坡开挖坡比拟设计为1：1；部分地段为回填区，回填边坡坡比为1：1.5,回填区外侧路基砌筑浆砌石挡土墙，挡土墙高度3~6m ，挡土墙内设排水管。道路断面见图1。

回填区路基分层回填碾压，道路内侧设排水沟，低洼处设排水涵管。随着料场开采面的降低，支线路直接进入料场或在料场内部分区域利用爆破石渣修筑降坡路与支线相连进入料场供运输车辆使用。根据实际地形，R2-1支线适用于850m 高程以上的开采；R2-2支线道路适用于850m~830m 高程的开采；R2-3支线道路使用于830m~810m 高程段的开采；810m 以下的石料开采及场内道路的拆除利用R2-3’支线。

4.2 道路修筑施工

由于该道路工程量较大，施工环境较差，为提高施工强度，以缩短道路施工直线工期，拟将道路分为四段施工，即道路布置图中的Ⅰ—Ⅱ、Ⅱ—Ⅲ、Ⅲ—Ⅳ、Ⅳ—Ⅴ, Ⅰ—Ⅱ段从R2道路起点733m 高程至781m 高程（路面设计高程），轴线长490m ，主要为悬崖之下的坡积层开挖；Ⅱ—Ⅲ段从设计路面高程781m 至800m 高程处，路轴线长210m ，主要为悬崖位置石方开挖和回填，最大开挖边坡达18m ；Ⅲ—Ⅳ段从设计路面800m 至820m 高程处，最大开挖边坡高约8m ，路

轴线长330m；Ⅳ—Ⅴ段从820m至840m高程处，路轴线长290m，采取挖填结合的方式施工。为规划四个工作面同时施工，施工重型设备能进入各分段工作面作业，拟从库区大约740m高程处修筑简易便道到达R2道路的800m高程位置，简易便道拟设计最大纵坡比20％，路面宽4m，然后沿R2道路先修筑简易路到达各施工路段，并将移动式柴油空压机移到各工作面附近。空压机用油采用人工挑运，重机自行至库区加油。

各段道路先采用PC200反铲挖土方，手风钻钻孔爆破配合，形成简易路面，然后利用YQ-100型快速钻分层钻孔爆破至设计路面高程附近，推土机和反铲推、挖爆渣，路面采用手风钻钻孔爆破找平，然后做泥结石路面。修筑道路内侧排水沟。道路外侧人工砌浆砌石防护墩，低洼处埋设排水管。

初估R2道路土石方开挖大约69984m3，回填约54636m3，挖、填平衡后多余石渣先堆于道路旁边，待道路形成后运至堆渣场或经实验合格后作为堆坝料使用。浆砌石挡土墙约2933m3，浆砌石防护墩大约200m3，D60排水涵管约200m。支线道路共开挖土石方大约10800m3（其中在料场开挖区内的1万m3开挖料未计入），浆砌石挡土墙1050m3。

支线道路大部分在规划石料场之内，开挖料，除覆盖层运至规划的堆渣场，开挖石料经实验合格后可作为加工料源运至石料加工场。

表2 R2运料道路修筑工程量及资源配置

图1 R2道路典型断面示意图

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5 爆破试验

根据所需各种石料的质量要求，结合现场实际地形、地质情况拟规划在料场890m高程和880m高程两个平台进行爆破试验。

5.1 试验目的：

（1）确定合理的爆破参数：包括台阶高度、孔排距、底盘抵抗线、单耗药量等。

（2）确定合理的起爆网路。

（3）确定合理的装药结构。

（4）震动测试：测试爆破震动对周围建筑物和料场边坡的影响。

（5）宏观调查和安全评估：通过对爆破试验后的地形、地貌、边坡危岩、裂缝变化的调查，和监理工程师一道进行爆破安全评估，以指导后续爆破作业。

5.2 试验步骤

（1）按经监理批准的爆破试验大纲及爆破设计施工。

（2）爆后进行爆堆形状和岩块外观分析，录像。

（3）选择代表性区域采运需用量到筛分试验点进行筛分试验。

（4）将每次试验成果绘制成级配曲线，并与设计的级配包络线相比较，确定最优爆破参数。

（5）编写试验成果报告报监理审批。

5.3 钻孔爆破方案及参数初选

根据所需各种石料的质量要求，结合现场实际地形、地质情况拟采用深孔梯段松动爆破方案，非电毫秒雷管孔外微差起爆网路，电雷管激发，卷状或散装铵锑炸药。YQ－100型钻机和全液压钻机造孔。

（1）主堆石料：

孔径d=90mm,药径φ＝80mm或散装药。

单耗炸药量初选定q＝0.4、0.45、0.5kg/m3进行试验。

采取宽孔距小抵抗线梅花状的方式布孔，初选孔距3.5m,排距2.5m.

台阶高度H=10m，钻孔超深h=0.8m,孔斜75~ 80度。

单孔装药量Q=35~44kg,装药长度7.5~8.0m，堵塞长度2~2.5m，

连续耦合装药方式。

单排直线起爆顺序。

（2）过渡料和人工骨料料源：

孔径d=90mm,药径φ＝80mm,或散装药。

单耗炸药量初选定q＝0.55kg/m3进行试验

采取矩形方式布孔，初选孔距3.0m,排距2.0m.

台阶高度H=10m，钻孔超深h=0.8m, 孔斜75~ 80度。

单孔药量Q＝33kg，装药长度8m，堵塞长度2m。

连续耦合装药方式。

采取V字型顺序起爆。

（3）隔震孔和缓冲孔

在临近滑移面附近的钻孔设计为孔距为1~1.5m，孔径90mm,孔深为1~1.2倍的台阶高度的隔震孔，不装药。

临近隔震孔的爆破区域设缓冲孔，不耦合装药，孔深与爆破区主爆孔相同，孔径90mm,药径60mm，孔距3.0m,缓冲孔距隔震孔距离为2.0m,单孔装药量Q＝20kg。

6 作业流程

6.1 料场开采施工流程

料场开采施工工序为：

施工准备→修建临时道路并形成风水电系统→截排水系统及挡护墙施工→覆盖层剥离→爆破平台形成→爆破试验→分层梯段爆破开采石料→料场整理。

6.2 单次爆破作业流程

爆破设计→监理审查→测量放样→钻孔→验孔→装药、联网→爆破→出渣→效果分析

7 施工方法

7.1 施工准备

料场开采之前首先进行原始地形测量并协同监理工程师进行料场及其周围情况的复查，内容包括：开采区的地质、地形、水文气象、施工条件等，确定剥离层厚度、构造带的分布情况；上坝料和各类块石料的分布、开采、加工、储存及装运条件；通过取样试验，核实上坝料的物理力学特性；石料物理力学特性复核的重点是比重、天然容重、干湿抗压强度等；复查结果报监理工程师审批后方能进行石料开采。

7.2 施工规划

为满足供料强度，根据现场地形情况及安全防护要求，拟设计采取自上而下分层自西北向东南方向连续推进法开采，分层厚10m，规划每次爆破面积大约600~800 m2,爆破石方6000~8000m3。临近边坡(即滑移面)附近爆破区规模减小到300~400 m2,每层开采平台临近南侧边缘预留部分岩坎，待下一平台钻爆时，利用手风钻分层钻孔爆除岩坎。高峰期每日爆破两次，爆破石方约12000m3，一般施工期，每日爆破一次可满足供料强度。

见图2：分层开采示意图。

图2 ：分层开采示意图

7.3 施工方法

在完成施工准备后（风、水、电系统），从临时公路R2经2＃－1支线道路进入施工现场。植被采用人工配合反铲进行清理；覆盖层（含无用层）剥离，采用人工配合手风钻、反铲进行剥除。渣料由反铲配20T自卸车运至弃料场。

890m高程以上首先利用手风钻或YQ100型钻钻孔，采用小规模爆破，修建施工平台。形成平台后，即可在平台进行深孔梯段爆破试验，梯段高度10m，边坡以塌滑体滑移面为界，临近边坡采取缓冲孔减弱装药的松动爆破控制技术。然后根据爆破试验取得的符合坝料级配要求的爆破参数，进行石料开采。

石料开采采取从上至下分层单侧推进的开挖方式，采起宽孔距小抵抗线的布孔工艺，孔外微差起爆网路，以降低最大单响药量，减小爆破震动危害。根据石料质量要求和边坡安全评估，部分开采区域将实行单孔单响，以最大限度地降低爆破震动。详见附图3：《石料场开采装药结构图》和附图4：《石料开采典型爆破网路图》。随着开挖高程的下降，开挖作业面将会越来越大，这时可将作业面分成若干个大约20×40m的开采小区，实现循环作业。根据现场情况，可实行两层同时开采。见附图5：《石料开采分区示意图》和附图6：《高峰期开采示意图》。

对于不能上坝的超径大石，可用手风钻解小。

钻孔采用阿特拉斯液压钻和YQ100型快速钻,孔径90mm,塑料导爆管毫秒微差非电雷管网路，电雷管引爆。

开采料由1.6 m3反铲，3.8m3正铲挖掘机，配20t自卸汽车运至砂石加工地点或主坝填筑筑部位。用D85、D155推土机集渣并平整、清理工作面。

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8 质量控制、安全防护措施及环保

8.1 石料开采质量控制措施

（1）爆破之前，必须将表面覆盖层彻底清理干净，并运至指定的堆渣料场。防止石料被污染。

（2）优化石料开采的爆破参数。料场开采通过爆破试验优选石料开采的爆破参数，开采的石料粒径满足坝体不同填筑部位对填筑料的要求，用于制备砂石料和碎石垫层料的开采石料粒径满足砂石生产系统粗碎车间的进料要求。

（3）严格作业工艺。按照经监理工程师批准的爆破设计方案进行布孔、装药、连网，实施爆破作业，钻孔开孔误差不能大于15㎝，孔斜误差不能大于10，，孔深误差不大于10cm，加强施工过程的质量检查。

（4）开采过程中若遇断层、破碎带或夹泥层等不良地质段，及时上报监理，并在监理、设计工程师的指导下调整爆破参数或专门爆破清除，作弃料处理，严禁将不合格料混入成品料中。

（5）对于超径大石，尽可能在石料场处理，用手风钻钻孔爆破解小。在装料时用反铲剔除。

（6）料种标识。对不同块径的石料利用爆破试验取得的爆破参数采取分区的方法开采，爆破后在各料区设置醒目的料种标识牌，挖装运输设备上挂标识牌，防止混料。

（7）按照设计及规范要求，定期进行筛分试验，并根据筛分结果调整爆破参数，确保石料级配满足设计要求。

8.2 开采作业安全管理措施

（1）建立料场开采组织管理机构，制定严密的安全管理制度及制度落实办法，严格岗位责任制，责任到人。

（2）爆破作业严格遵守《爆破安全规程》，加强火工品的管理。

（3）合理规划爆破工作面和作业顺序，控制爆破规模。

（4）在料场开挖线外侧设置截排水沟，防止山坡流水冲刷开挖边坡。

（5）及时进行开挖边坡的支护。

（6）采取松动爆破技术，控制起爆方向，控制爆破飞石。成立专门的安全小组负责公路的安全警戒和个别飞石清理，确保公路的畅通。为防止钻爆作业时个别石块滚落，设计在开采区外围附近设置护栏，同时加强安全警戒管理，在往山西的公路上设置警戒哨，用对讲机与料场工作面联系。

（7）采用非电毫秒微差爆破网路，控制最大单响药量和爆破震动。边坡附近采取不装药的隔震孔工艺，孔深为10~12m，孔距为1.0~1.5m，孔径d=90mm,隔震孔与主爆破同时实施钻孔。以减轻爆破对边坡的危害。

（8）在爆破开采之前，根据具体的开挖特性，结合生产有针对性地进行爆破试验，并提交正式报告经审批后作为钻爆施工的指导性文件和依据。同时在施工过程中，根据岩体条件的变化，在监理及设计工程师的指导下，不断优化爆破参数，减轻爆破对保留岩体的影响，确保岩体的稳定和安全。

（9）边坡开挖前，详细调查边坡岩石的稳定性，包括设计开挖线外对施工有影响的坡面和岸坡等；对设计开挖线以内不安全的边坡进行处理和采取相应的防护措施，山坡上危石及不稳定岩体均应撬挖排除。爆破开采作业过程中在边坡适当位置设置位移观测计和爆破震动观测计，加强观测并作好记录，发现异常及时上报监理，以预防事故的发生。如开采施工过程中发现不稳定边坡，在监理工程师的指导下应先作稳定处理，然后继续开采。

（10）雷雨季节须采用非电起爆。

8.3 机械作业安全管理

（1）结合实际情况制定周密的机械操作程序，严格要求操作手、驾驶员按程序操作，严禁违章和酒后操作机械设备。

（2）钻孔前，对机械进行全面检查，排除一切不利因素。加强设备的检修保养。

（3）夜间施工要有足够的照明，特别是各路口交叉点与转角应增设照明器具。

（4）车辆限速行驶，道路旁设置醒目的安全警示标志。

（5）冬季施工，车辆注意防滑，必要时，安装防滑链。

9进度计划及施工强度

9.1 进度计划

计划2004年8月1日起开始正式开采。拟从2004年4月开始做准备工作：原始地形测量，修筑施工道路、架设风、水、电系统，修建作业平台、清运覆盖层、爆破试验等。施工进点开采后，按规划程序实施作业。预计2008年元月开采结束。

9.2 施工强度

根据坝体填筑进度和骨料加工安排，骨料加工从2004年9月16日开始，2006年7月31日填至790.8m高程，填筑高锋强度自然方约13.0万m3/月。坝料开采强度应比填筑强度略高，同时综合其它加工料原料开采强度和不确定因素的干扰，萝卜山料场开采强度拟为14.00万m3/月（自然方，已计入开采及运输过程中的损耗）。

各时段主要料种开采供料强度详见图3。

图3 萝卜山石料场开采强度分析图

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10 主要施工设备及劳动力配置计划

根据施工强度分析，高峰期石方开采强度为14万m3，每月按25个生产日计算，日开采强度5600m3，即，每日钻孔约800m，ATLAS液压钻按300m/日，YQ-100钻按40m/日分析，考虑适当备用，设计配置ATLAS钻机 3台，YQ-100钻机6台；根据类似工程经验，结合本工程的实际，主要劳动力及设备配置见表3，表4

表3 主要劳动力配置表

表4 石料开采主要施工设备配置计划表